Question

20．可逆反应A（g）+3B（g）?2C（g）△H=-QkJ/mol．有甲、乙两个容积相同且不变的密闭容器，向甲容器中加入1molA和3molB，在一定条件下达到平衡时放出热量为Q₁kJ；在相同的条件下，向乙容器中加入2molC达到平衡后吸收热量为Q₂ kJ；已知Q₁=3Q₂．下列叙述正确的是（　　）

• A． 乙中C的转化率为75%
• B． 反应．达到平衡前，甲中始终有V_正＞V_逆，乙中始终有V_正＜V_逆
• C． 在该条件下，反应2C（g）?A（g）+3B（g）的平衡常数为2.7×1.54
• D． 乙中的热化学方程式为2C（g））?A（g）+3B（g）△H=+Q₂kJ/mol

Answer 1

分析 由Q₁=3Q₂，可知△n_甲（A）=3△n_乙（A），设甲中达到平衡时转化了xmolA，则△n_乙（A）=$\frac{x}{3}$mol，
甲                 A（g）+3B（g）?2C（g）
起始（mol）：1          3              0
转化（mol）：x          3x            2x
平衡（mol）：1-x       3-3x          2x
乙                  A（g）+3B（g）?2C（g）
起始（mol）：0           0             2
转化（mol）：$\frac{x}{3}$        x             $\frac{2}{3}$x
平衡 （mol）：$\frac{x}{3}$      x             2-$\frac{2}{3}$x
利用“一边倒法”，可知“1 mol A、3 mol B”与“2 mol C”是等效物料，它们在同温同容的条件下建立的平衡状态完全相同，则1-x=$\frac{x}{3}$，x=0.75．
A．甲容器中开始加入1molA的和3molB与乙容器中开始加入2mol C为完全等效平衡，平衡时相同组分的物质的量相等，根据以上分析计算乙中C的转化率；
B．甲中反应正向进行建立平衡，乙中逆向进行建立平衡；
C．根据K=$\frac{C（A）×{C}^{3}（B）}{{C}^{2}（C）}$计算平衡常数；
D．可逆反应不能完全反应，2molC分解吸收的热量大于Q₂kJ．

解答 解：由Q₁=3Q₂，可知△n_甲（A）=3△n_乙（A），设甲中达到平衡时转化了xmolA，则△n_乙（A）=$\frac{x}{3}$mol，
甲                  A（g）+3B（g）?2C（g）
起始（mol）：1            3             0
转化（mol）：x            3x            2x
平衡（mol）：1-x        3-3x          2x
乙                  A（g）+3B（g）?2C（g）
起始（mol）：0            0            2
转化（mol）：$\frac{x}{3}$x          x           $\frac{2}{3}$x
平衡 （mol）：$\frac{x}{3}$x         x          2-$\frac{2}{3}$x
利用“一边倒法”，可知“1 mol A、3 mol B”与“2 mol C”是等效物料，它们在同温同容的条件下建立的平衡状态完全相同，则1-x=$\frac{x}{3}$，x=0.75．
A．乙中反应掉的C为$\frac{2}{3}$xmol=$\frac{2×0.75mol}{3}$=0.5mol，C的转化率为$\frac{0.5mol}{2mol}$×100%=25%，故A错误；
B．甲中反应正向进行建立平衡，乙中逆向进行建立平衡，故反应达到平衡前，甲中始终有v_正大于v_逆，乙中始终有v_正小于v_逆，故B正确；
C．由A分析可知平衡时乙中C为0.5mol，故：
             2C（g）?A（g）+3B（g）
起始量（mol）：2      0       0
变化量（mol）：0.5    0.25    0.75
平衡量（mol）：1.5    0.25    0.75
故平衡常数K=$\frac{C（A）×{C}^{3}（B）}{{C}^{2}（C）}$，因容器的体积未知，所以无法求算具体数值，故C错误；
D．可逆反应不能完全反应，2molC完全分解吸收的热量大于Q₂kJ，由A中分析可知，2molC完全分解吸收的热量为Q₂kJ×$\frac{2mol}{0.5mol}$=4Q₂kJ，反应热化学方程式为：2C（g）?A（g）+3B（g），△H=+4Q₂kJ/mol，故D错误，
故选B．

点评 本题考查了化学平衡的计算，题目难度较大，注意等效平衡的应用，解答该题时利用三段式法较为直观，试题综合性强，旨在培养学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力．